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Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B 2/2017

30.01.2017

Multistep Reduction Kinetics of Fine Iron Ore with Carbon Monoxide in a Micro Fluidized Bed Reaction Analyzer

verfasst von: Hongsheng Chen, Zhong Zheng, Zhiwei Chen, Wenzhou Yu, Junrong Yue

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B | Ausgabe 2/2017

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Abstract

The reduction kinetics of Brazilian hematite by CO is investigated in a Micro Fluidized Bed Reaction Analyzer (MFBRA) using an analyzing method based on Johnson-Mehl-Avrami (JMA) model at temperatures of 973 K (700 °C), 1023 K (750 °C), 1073 K (800 °C), and 1123 K (850 °C). The solid products at different reduction stages are evaluated by SEM/EDS and XRD technologies. Results indicate that the reduction process is better to be discussed in terms of a parallel reaction model that consists of the reactions of hematite to wüstite and wüstite to iron, rather than a stepwise route. Meanwhile, the controlling mechanism of the reduction process is found to vary with temperature and the degree of conversion. The overall process is controlled by the gas–solid reaction occurring at the iron/wüstite interface in the initial stages, and then is limited by the nucleation of wüstite, and finally shifts to diffusion control. Moreover, the reactions of hematite to wüstite and wüstite to iron take place simultaneously but with different time dependences, and the apparent activation energies of hematite to wüstite and wüstite to iron are determined as 83.61 and 80.40 KJ/mol, respectively.

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Literatur
2.
Zurück zum Zitat 2. J. K. Wright, I. F. Taylor, and D. K. Philp: Miner. Eng., 1991, vol. 4, pp. 983-1001.CrossRef 2. J. K. Wright, I. F. Taylor, and D. K. Philp: Miner. Eng., 1991, vol. 4, pp. 983-1001.CrossRef
3.
Zurück zum Zitat 3. A. Nandy, C. Loha, S. Gu, P. Sarkar, M. K. Karmakar, and P. K. Chatterjee: Renew. Sust. Energ. Rev., 2016, vol. 59, pp. 597-619.CrossRef 3. A. Nandy, C. Loha, S. Gu, P. Sarkar, M. K. Karmakar, and P. K. Chatterjee: Renew. Sust. Energ. Rev., 2016, vol. 59, pp. 597-619.CrossRef
4.
Zurück zum Zitat 4. M. Tang, L. Xu, and M. Fan: Appl. Energ., 2015, vol. 151, pp. 143-56.CrossRef 4. M. Tang, L. Xu, and M. Fan: Appl. Energ., 2015, vol. 151, pp. 143-56.CrossRef
6.
Zurück zum Zitat 6. A. Evdou, V. Zaspalis, and L. Nalbandian: Fuel, 2016, vol. 165, pp. 367-78.CrossRef 6. A. Evdou, V. Zaspalis, and L. Nalbandian: Fuel, 2016, vol. 165, pp. 367-78.CrossRef
7.
Zurück zum Zitat 7. R. W. Breault, E. R. Monazam, and J. T. Carpenter: Appl. Energ., 2015, vol. 157, pp. 174-82.CrossRef 7. R. W. Breault, E. R. Monazam, and J. T. Carpenter: Appl. Energ., 2015, vol. 157, pp. 174-82.CrossRef
8.
Zurück zum Zitat 8. F. Mayer, A. R. Bidwe, A. Schopf, K. Taheri, M. Zieba, and G. Scheffknecht: Appl. Energ., 2014, vol. 113, pp. 1863-68.CrossRef 8. F. Mayer, A. R. Bidwe, A. Schopf, K. Taheri, M. Zieba, and G. Scheffknecht: Appl. Energ., 2014, vol. 113, pp. 1863-68.CrossRef
9.
Zurück zum Zitat 9. G.L. Schwebel, D. Filippou, G. Hudon, M. Tworkowski, A. Gipperich, and W. Krumm: Appl. Energ., 2014, vol. 113, pp. 1902-08.CrossRef 9. G.L. Schwebel, D. Filippou, G. Hudon, M. Tworkowski, A. Gipperich, and W. Krumm: Appl. Energ., 2014, vol. 113, pp. 1902-08.CrossRef
10.
Zurück zum Zitat 10. A. Pineau, N. Kanari, and I. Gaballah: Thermochim. Acta, 2007, vol. 456, pp. 75-88.CrossRef 10. A. Pineau, N. Kanari, and I. Gaballah: Thermochim. Acta, 2007, vol. 456, pp. 75-88.CrossRef
11.
Zurück zum Zitat 11. A. Pineau, N. Kanari, and I. Gaballah: Thermochim. Acta, 2006, vol. 447, pp. 89-100.CrossRef 11. A. Pineau, N. Kanari, and I. Gaballah: Thermochim. Acta, 2006, vol. 447, pp. 89-100.CrossRef
12.
Zurück zum Zitat 12. J. Bessières, A. Bessières, and J. J. Heizmann: Int. J. Hydrogen Energ., 1979, vol. 5, pp. 585-95.CrossRef 12. J. Bessières, A. Bessières, and J. J. Heizmann: Int. J. Hydrogen Energ., 1979, vol. 5, pp. 585-95.CrossRef
13.
Zurück zum Zitat 13. Y. S. Sun, Y. X. Han, P. Gao, and G. F. Li: Ironmak. and Steelmak., 2014, vol. 41, pp. 763-68.CrossRef 13. Y. S. Sun, Y. X. Han, P. Gao, and G. F. Li: Ironmak. and Steelmak., 2014, vol. 41, pp. 763-68.CrossRef
14.
Zurück zum Zitat 14. B. Weiss, J. Sturn, S. Voglsam, F. Winter, and J. Schenk: Chem. Eng. Sci., 2011, vol. 66, pp. 703-08.CrossRef 14. B. Weiss, J. Sturn, S. Voglsam, F. Winter, and J. Schenk: Chem. Eng. Sci., 2011, vol. 66, pp. 703-08.CrossRef
15.
Zurück zum Zitat 15. E. T. Turkdogan, and J. V. Vinters: Metall. Mater. Trans. B, 1971, vol. 2, pp. 3175-88.CrossRef 15. E. T. Turkdogan, and J. V. Vinters: Metall. Mater. Trans. B, 1971, vol. 2, pp. 3175-88.CrossRef
16.
Zurück zum Zitat 16. R.Corbari, and R. J. Fruehan: Metall. Mater. Trans. B, 2010, vol. 41, pp. 318-29.CrossRef 16. R.Corbari, and R. J. Fruehan: Metall. Mater. Trans. B, 2010, vol. 41, pp. 318-29.CrossRef
17.
Zurück zum Zitat 17. L. Guo, J. Gao, Y. Zhong, and Z. Guo: ISIJ Int., 2015, vol. 55, pp. 1797-1805.CrossRef 17. L. Guo, J. Gao, Y. Zhong, and Z. Guo: ISIJ Int., 2015, vol. 55, pp. 1797-1805.CrossRef
18.
Zurück zum Zitat 18. A. V. Bradshaw, and A. G. Matyas: Metall. Mater. Trans. B, 1976, vol. 7, pp. 81-87.CrossRef 18. A. V. Bradshaw, and A. G. Matyas: Metall. Mater. Trans. B, 1976, vol. 7, pp. 81-87.CrossRef
19.
Zurück zum Zitat 19. J. Yu, C. Yao, X. Zeng, S. Geng, L. Dong, Y. Wang, S. Gao, and G. Xu: Chem. Eng. J., 2011, vol. 168, pp. 839-47.CrossRef 19. J. Yu, C. Yao, X. Zeng, S. Geng, L. Dong, Y. Wang, S. Gao, and G. Xu: Chem. Eng. J., 2011, vol. 168, pp. 839-47.CrossRef
20.
Zurück zum Zitat 20. J. Yu, J. Zhu, F. Guo, Z. Duan, Y. Liu, and G. Xu: J. Fuel Chem. Technol., 2010, vol. 38, pp. 666-72.CrossRef 20. J. Yu, J. Zhu, F. Guo, Z. Duan, Y. Liu, and G. Xu: J. Fuel Chem. Technol., 2010, vol. 38, pp. 666-72.CrossRef
21.
Zurück zum Zitat 21. F. Wang, X. Zeng, R. Shao, Y. Wang, J. Yu, and G. Xu: Energ. Fuel., 2015, vol. 29, pp. 4795-4802.CrossRef 21. F. Wang, X. Zeng, R. Shao, Y. Wang, J. Yu, and G. Xu: Energ. Fuel., 2015, vol. 29, pp. 4795-4802.CrossRef
22.
Zurück zum Zitat 22. X. Zeng, F. Wang, Y. Wang, A. Li, J. Yu, and G. Xu: Energ. Fuel., 2014, vol. 28, pp. 1838-45.CrossRef 22. X. Zeng, F. Wang, Y. Wang, A. Li, J. Yu, and G. Xu: Energ. Fuel., 2014, vol. 28, pp. 1838-45.CrossRef
23.
Zurück zum Zitat 23. F. Wang, X. Zeng, Y. Wang, J. Yu, and G. Xu: Fuel Process. Technol., 2016, vol. 141, pp. 2-8.CrossRef 23. F. Wang, X. Zeng, Y. Wang, J. Yu, and G. Xu: Fuel Process. Technol., 2016, vol. 141, pp. 2-8.CrossRef
24.
Zurück zum Zitat 24. Y. Zhang, M. Yao, G. Sun, S. Gao, and G. Xu: Ind. Eng. Chem. Res., 2014, vol. 53, pp. 6316-24.CrossRef 24. Y. Zhang, M. Yao, G. Sun, S. Gao, and G. Xu: Ind. Eng. Chem. Res., 2014, vol. 53, pp. 6316-24.CrossRef
25.
Zurück zum Zitat 25. Y. Zhang, M. Yao, S. Gao, G. Sun, and G. Xu: Appl. Energ., 2015, vol. 160, pp. 820-28.CrossRef 25. Y. Zhang, M. Yao, S. Gao, G. Sun, and G. Xu: Appl. Energ., 2015, vol. 160, pp. 820-28.CrossRef
26.
Zurück zum Zitat 26. D. Pigini, A. M. Cialdella, P. Faranda, and G. Tranfo: Rapid Commun. Mass Sp., 2006, vol. 20, pp. 1013-18.CrossRef 26. D. Pigini, A. M. Cialdella, P. Faranda, and G. Tranfo: Rapid Commun. Mass Sp., 2006, vol. 20, pp. 1013-18.CrossRef
27.
Zurück zum Zitat 27. C. W. Jr. Sandmann, and K. Zygourakis: Chem. Eng. Commun., 1987, vol. 58, pp. 139-64.CrossRef 27. C. W. Jr. Sandmann, and K. Zygourakis: Chem. Eng. Commun., 1987, vol. 58, pp. 139-64.CrossRef
28.
Zurück zum Zitat 28. P. Pourghahramani, and E. Forssberg: Thermochim. Acta, 2007, vol. 454, pp. 69-77.CrossRef 28. P. Pourghahramani, and E. Forssberg: Thermochim. Acta, 2007, vol. 454, pp. 69-77.CrossRef
29.
Zurück zum Zitat 29. J. Yu, J. Yue, Z. Liu, L. Dong, G. Xu, J. Zhu, Z. Duan, and L. Sun: AIChE J. 2010, vol. 56, pp. 2905-12.CrossRef 29. J. Yu, J. Yue, Z. Liu, L. Dong, G. Xu, J. Zhu, Z. Duan, and L. Sun: AIChE J. 2010, vol. 56, pp. 2905-12.CrossRef
30.
Zurück zum Zitat 30. H. Chen, Z. Zheng, and W. Shi: Procedia Eng., 2015, vol. 102, pp. 1726-35.CrossRef 30. H. Chen, Z. Zheng, and W. Shi: Procedia Eng., 2015, vol. 102, pp. 1726-35.CrossRef
31.
Zurück zum Zitat 31. S. Geng, J. Yu, J. Zhang, H. Guo, J. Yue, and G. Xu: CIESC J., 2013, vol. 64, pp. 867-76. 31. S. Geng, J. Yu, J. Zhang, H. Guo, J. Yue, and G. Xu: CIESC J., 2013, vol. 64, pp. 867-76.
32.
Zurück zum Zitat A. Go´mez-Barea, B. Leckner, P. Ollero, C. Ferna´ndez-Baco, and L. Salvador: Ind. Eng. Chem. Res., 2006, vol. 45, pp. 7344-50.CrossRef A. Go´mez-Barea, B. Leckner, P. Ollero, C. Ferna´ndez-Baco, and L. Salvador: Ind. Eng. Chem. Res., 2006, vol. 45, pp. 7344-50.CrossRef
33.
Zurück zum Zitat 33. C. Wen, and Y. Yu: Chem. Eng. Prog. Sym. Ser., 1966, vol. 62, pp. 100-11. 33. C. Wen, and Y. Yu: Chem. Eng. Prog. Sym. Ser., 1966, vol. 62, pp. 100-11.
34.
Zurück zum Zitat 34. E. N. Fuller, P. D. Schettler, and J. C. Giddings: Ind. Eng. Chem., 1966, vol. 58, pp. 18-27.CrossRef 34. E. N. Fuller, P. D. Schettler, and J. C. Giddings: Ind. Eng. Chem., 1966, vol. 58, pp. 18-27.CrossRef
35.
Zurück zum Zitat 35. Y. Man, and J. Feng: Powder Technol., 2016, vol. 301, pp. 674-78.CrossRef 35. Y. Man, and J. Feng: Powder Technol., 2016, vol. 301, pp. 674-78.CrossRef
36.
Zurück zum Zitat 36. E. R. Monazam, R. W. Breault, and R. Siriwardane: Ind. Eng. Chem. Res., 2014, vol. 53, pp. 13320-28. 36. E. R. Monazam, R. W. Breault, and R. Siriwardane: Ind. Eng. Chem. Res., 2014, vol. 53, pp. 13320-28.
37.
38.
Zurück zum Zitat 38. V. Sergey, and S. Nicolas: Macromol. Rapid Comm., 2006, vol. 27, pp. 1515-32.CrossRef 38. V. Sergey, and S. Nicolas: Macromol. Rapid Comm., 2006, vol. 27, pp. 1515-32.CrossRef
39.
Zurück zum Zitat 39. B. Janković, B. Adnađević, and J. Jovanović: Thermochim. Acta, 2007, vol. 452, pp. 106-15.CrossRef 39. B. Janković, B. Adnađević, and J. Jovanović: Thermochim. Acta, 2007, vol. 452, pp. 106-15.CrossRef
40.
Zurück zum Zitat 40. P. K. Strangway, H.D. Lien, and H.U. Ross: Can. Metall. Quart., 2016, vol. 8, pp.235-44.CrossRef 40. P. K. Strangway, H.D. Lien, and H.U. Ross: Can. Metall. Quart., 2016, vol. 8, pp.235-44.CrossRef
41.
Zurück zum Zitat 41. W.A. Johnson, and R.F. Mehl: Trans. Metall. Soc. AIME, 1939, vol. 135, pp. 416-58. 41. W.A. Johnson, and R.F. Mehl: Trans. Metall. Soc. AIME, 1939, vol. 135, pp. 416-58.
42.
45.
Zurück zum Zitat 45. C. N. Velisaris, and J. C. Seferis: Polym. Eng. Sci., 1986, vol. 26, pp. 1574-81.CrossRef 45. C. N. Velisaris, and J. C. Seferis: Polym. Eng. Sci., 1986, vol. 26, pp. 1574-81.CrossRef
46.
Zurück zum Zitat 46. E. R. Monazam, R. W. Breault, R. Siriwardane, G. Richards, and S. Carpenter: Chem. Eng. J., 2013, vol. 232, pp. 478-87.CrossRef 46. E. R. Monazam, R. W. Breault, R. Siriwardane, G. Richards, and S. Carpenter: Chem. Eng. J., 2013, vol. 232, pp. 478-87.CrossRef
47.
Zurück zum Zitat 47. E. R. Monazam, R. W. Breault, R. Siriwardane, and D. D. Miller: Ind. Eng. Chem. Res., 2013, vol. 52, pp. 14808-16.CrossRef 47. E. R. Monazam, R. W. Breault, R. Siriwardane, and D. D. Miller: Ind. Eng. Chem. Res., 2013, vol. 52, pp. 14808-16.CrossRef
48.
Zurück zum Zitat 48. E. R. Monazam, R. W. Breault, and R. Siriwardance: Chem. Eng. J., 2014, vol. 242, pp. 204-10.CrossRef 48. E. R. Monazam, R. W. Breault, and R. Siriwardance: Chem. Eng. J., 2014, vol. 242, pp. 204-10.CrossRef
49.
Zurück zum Zitat 49. E. R. Monazam, R. W. Breault, and R. Siriwardane: Energ. Fuel., 2014, vol. 28, pp. 5406-14.CrossRef 49. E. R. Monazam, R. W. Breault, and R. Siriwardane: Energ. Fuel., 2014, vol. 28, pp. 5406-14.CrossRef
50.
Zurück zum Zitat 50. A. Kumar, and G. G. Roy: Metall. Mater. Trans. B, 2005, vol. 36, pp. 901-04.CrossRef 50. A. Kumar, and G. G. Roy: Metall. Mater. Trans. B, 2005, vol. 36, pp. 901-04.CrossRef
51.
Zurück zum Zitat N. Dİlmaç, S. Yörük, and Ş. M. Gülaboğlu: Metall. Mater. Trans. B, 2015, vol. 46, pp. 2278-87.CrossRef N. Dİlmaç, S. Yörük, and Ş. M. Gülaboğlu: Metall. Mater. Trans. B, 2015, vol. 46, pp. 2278-87.CrossRef
52.
53.
Zurück zum Zitat 53. P. F. Barbosa, L. Lagoeiro, R. Scholz, L. M. Graça, and N. Mohallem: Miner. Petrol., 2014, vol. 109, pp. 329-37.CrossRef 53. P. F. Barbosa, L. Lagoeiro, R. Scholz, L. M. Graça, and N. Mohallem: Miner. Petrol., 2014, vol. 109, pp. 329-37.CrossRef
54.
Zurück zum Zitat 54. N. Bost, M.R. Ammar, M.L. Bouchetou, and J. Poirier: J. Eur. Ceram. Soc., 2016, vol. 36, pp. 2133-42.CrossRef 54. N. Bost, M.R. Ammar, M.L. Bouchetou, and J. Poirier: J. Eur. Ceram. Soc., 2016, vol. 36, pp. 2133-42.CrossRef
55.
Zurück zum Zitat 55. J.S.J. V. Deventer, and P.R. Visser: Thermochim. Acta, 1987, vol. 111, pp. 89-102.CrossRef 55. J.S.J. V. Deventer, and P.R. Visser: Thermochim. Acta, 1987, vol. 111, pp. 89-102.CrossRef
56.
Zurück zum Zitat 56. Y. He, and P. Chris Pistorius: Metall. Mater. Trans. B, 2016, vol. 47, pp. 1538-41.CrossRef 56. Y. He, and P. Chris Pistorius: Metall. Mater. Trans. B, 2016, vol. 47, pp. 1538-41.CrossRef
57.
Zurück zum Zitat 57. H. Zhong, L. Wen, C. Zou, S. Zhang, and C. Bai: Metall. Mater. Trans. B, 2015, vol. 46, pp. 2288-95.CrossRef 57. H. Zhong, L. Wen, C. Zou, S. Zhang, and C. Bai: Metall. Mater. Trans. B, 2015, vol. 46, pp. 2288-95.CrossRef
58.
Zurück zum Zitat 58. K. Piotrowski, K. Mondal, T. Wiltowski, P. Dydo, and G. Rizeg: Chem. Eng. J., 2007, vol. 131, pp. 73-82.CrossRef 58. K. Piotrowski, K. Mondal, T. Wiltowski, P. Dydo, and G. Rizeg: Chem. Eng. J., 2007, vol. 131, pp. 73-82.CrossRef
59.
60.
Zurück zum Zitat 60. J. B. Claridge, M. L. H. Green, S. C. Tsang, A. P. E. York, A. T. Ashcroft, and P. D. Battle: Catal. Lett., 1993, vol. 22, pp. 299-305.CrossRef 60. J. B. Claridge, M. L. H. Green, S. C. Tsang, A. P. E. York, A. T. Ashcroft, and P. D. Battle: Catal. Lett., 1993, vol. 22, pp. 299-305.CrossRef
62.
Zurück zum Zitat 62. P. L. Walker, F. Rusinko, and L. G. Austin: Adv. Catal., 1975, vol. 13, pp. 133-221. 62. P. L. Walker, F. Rusinko, and L. G. Austin: Adv. Catal., 1975, vol. 13, pp. 133-221.
63.
Zurück zum Zitat 63. I. Sohn, and S. M. Jung: Steel Res. Int., 2011, vol. 82, pp. 1345-54.CrossRef 63. I. Sohn, and S. M. Jung: Steel Res. Int., 2011, vol. 82, pp. 1345-54.CrossRef
64.
Zurück zum Zitat 64. I. Sohn, and R. J. Fruehan: Metall. Mater. Trans. B, 2005, vol. 36, pp. 605-12.CrossRef 64. I. Sohn, and R. J. Fruehan: Metall. Mater. Trans. B, 2005, vol. 36, pp. 605-12.CrossRef
65.
Zurück zum Zitat 65. M. V. C. Sastri, R. P. Viswanath, and B. Viswanathan: Int. J. Hydrogen Energ., 1982, vol. 7, pp. 951-55.CrossRef 65. M. V. C. Sastri, R. P. Viswanath, and B. Viswanathan: Int. J. Hydrogen Energ., 1982, vol. 7, pp. 951-55.CrossRef
66.
Zurück zum Zitat 66. S. P. Trushenski, K. Li, and W. O. Philbrook: Metall. Mater. Trans. B, 1974, vol. 5, pp. 1149-58.CrossRef 66. S. P. Trushenski, K. Li, and W. O. Philbrook: Metall. Mater. Trans. B, 1974, vol. 5, pp. 1149-58.CrossRef
67.
Zurück zum Zitat 67. R. D. Doherty, K. M. Hutchings, J. D. Smith, and S. Yörük: Metall. Mater. Trans. B, 1985, vol. 16, pp. 425-32.CrossRef 67. R. D. Doherty, K. M. Hutchings, J. D. Smith, and S. Yörük: Metall. Mater. Trans. B, 1985, vol. 16, pp. 425-32.CrossRef
Metadaten
Titel
Multistep Reduction Kinetics of Fine Iron Ore with Carbon Monoxide in a Micro Fluidized Bed Reaction Analyzer
verfasst von
Hongsheng Chen
Zhong Zheng
Zhiwei Chen
Wenzhou Yu
Junrong Yue
Publikationsdatum
30.01.2017
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions B / Ausgabe 2/2017
Print ISSN: 1073-5615
Elektronische ISSN: 1543-1916
DOI
https://doi.org/10.1007/s11663-016-0883-7

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